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课题4　化学式与化合价
答案：
(1)元素符号和数字的组合　(2)水这种物质　(3)水由氢元素和氧元素组成　(4)1个水分子　(5)1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成　(6)金属　(7)固态非金属　(8)分子中所含原子数　(9)正上方　(10)左　(11)右　(12)正负化合价的代数和为零　(13)0　(14)正负化合价的代数和为零　(15)左　(16)右　(17)各原子相对原子质量的总和　(18)各元素的相对原子质量与原子个数的乘积　(19)该元素的质量与组成物质的元素总质量
1．化学式
(1)概念
用元素符号和数字的组合来表示物质组成的式子叫做化学式。例如，我们前面曾用化学符号表示过一些物质，如O2、C、Fe、CO2、H2O等，它们都是化学式。
(2)化学式的意义
①宏观：a．表示什么物质；b．物质是由什么元素组成的。
②微观：c．表示什么分子；d．1个分子中所含原子的种类和数目。e．由离子构成的物质，还表示构成这种物质的离子个数比。例如，CO2可以传递以下信息：宏观上，CO2既表示二氧化碳气体，又表示二氧化碳是由碳、氧两种元素组成的；微观上，CO2既表示1个二氧化碳分子，又表示1个二氧化碳分子是由1个碳原子和两个氧原子构成的。NaCl可以传递以下信息：宏观上，NaCl既表示氯化钠这种物质，又表示氯化钠是由钠元素和氯元素组成的；微观上，NaCl表示出氯化钠中钠离子与氯离子的个数比是1∶1。
【例1—1】小明认为O2表示氧气，你认为O2还可表示：①氧元素　②一个氧分子　③两个氧元素　④氧气由氧元素组成　⑤每个氧分子由两个氧原子构成　⑥两个氧原子　正确的是(　　)
A．①②③　　　B．②④⑤
C．②④⑥ D．①④⑥
解析：O2是化学式，宏观上表示物质氧气及氧气由氧元素组成，微观上表示氧分子及氧分子的构成。故②④⑤正确；氧元素应用元素符号O表示，故①是错误的；元素是宏观概念，不讲个数，故③是错误的；表示两个氧原子直接在元素符号前写“2”，即2O，故⑥是错误的。
答案：B
(3)化学式的写法和读法
①单质
a．元素符号型。稀有气体是由原子直接构成的，金属单质和固态非金属单质的结构比较复杂，习惯上用元素符号来表示它们的化学式。气态单质一般读“某气”，固态单质直接读元素名称。例如：氦气—He，锌—Zn，碳—C等。
b．元素符号与数字组合型。气态非金属单质，多数由分子构成，书写化学式时，首先写出组成单质的元素符号，再在元素符号右下角用“小数字”写出1个分子的原子个数(“1”省略不写)。读“某气”。例如：氧气—O2，氮气—N2，氢气—H2。
②化合物
a．两原子化合型
写法：氧化物中氧元素写在后；金属元素与非金属元素组成的化合物，金属元素写在前，非金属元素写在后。
读法：从后往前读作“某化某”，有时要读出某种元素的原子个数(原子个数为1，一般不读)。
例如：四氧化三铁—Fe3O4，CO2—二氧化碳，CO—一氧化碳，NaCl—氯化钠等。
b．多原子化合型
写法：一般原子团在后，其他元素在前。
读法：以原子团命名或以中心原子命名。
例如，NaOH—氢氧化钠、H2SO4—硫酸、Na2CO3—碳酸钠。
【例1—2】下列物质的化学式书写不正确的是(　　)
A．H2 B．He2
C．O2 D．N2
解析：氢气、氧气、氮气都是气态非金属单质，都由双原子分子构成，用元素符号和数字的组合表示化学式；氦气是稀有气体，由原子直接构成，用元素符号表示化学式。
答案：B
2．化合价
化合价是元素的原子之间相互化合时表现出来的一种性质，用来表示原子之间相互化合的原子数目。
(1)化合价的表示方法
通常在元素符号的正上方用＋n或－n来表示。如。
(2)常见元素的化合价
有些元素的原子在不同条件下化合的能力不同，出现了一种元素有不同的化合价。如Na只有＋1价，而Cl有－1、＋5、＋7三种化合价。常见元素的化合价如下：
金属元素 元素符号 常见的化合价 非金属元素 元素符号 常见的化合价
钾 K ＋1 氢 H ＋1
钠 Na ＋1 氟 F －1
银 Ag ＋1 氧 O －2
钙 Ca ＋2 氯 Cl －1、＋5、＋7
镁 Mg ＋2 溴 Br －1、＋5、＋7
钡 Ba ＋2 碘 I －1、＋5、＋7
锌 Zn ＋2 氮 N －3、＋5
铝 Al ＋3 磷 P －3、＋5
铜 Cu ＋1、＋2 硫 S －2、＋4、＋6
铁 Fe ＋2、＋3 碳 C －4、＋2、＋4
锰 Mn ＋2、＋4、＋6、＋7 硅 Si －4、＋4
点技巧 常用元素化合价记忆口诀
正一氢、钠、钾和银，正二镁、钙、钡和锌；铜正一、正二，铝正三；铁有正二和正三；氧负二，氯化物中氯负一。
(3)常见根的化合价
根中各元素化合价的代数和就是该根的化合价。如OH－的化合价＝(－2)＋(＋1)＝－1。常见根的化合价如下：
根 符号 化合价
氢氧根 OH－ －1
硝酸根 NO －1
碳酸氢根 HCO －1
铵根 NH ＋1
硫酸根 SO －2
碳酸根 CO －2
亚硫酸根 SO －2
磷酸根 PO －3
点技巧 常见根的化合价记忆口诀
负一硝酸、氢氧根；负二硫酸、碳酸根；负三记住磷酸根，正一价的是铵根。
(4)化合价的一般规律
①单质中任何元素的化合价为0。
②在化合物里，元素化合价的代数和为零。
③常见化合物中氢一般是＋1价，氧一般是－2价。
④金属元素常显正价。非金属元素与氧化合时常显正价，与氢化合时常显负价。
⑤有些元素在不同的化合物里常显不同的化合价，如碳在CO2里显＋4价，在CO里显＋2价。有些元素在不同的化合物里常显相同的化合价，如钠在NaCl、Na2O里都显＋1价。
【例2】下列有关化合价的说法，不正确的是(　　)
A．化合价是用来表示原子之间相互化合的数目
B．化合物中，一种元素可能有多种化合价
C．化合物中所有元素化合价的代数和为零
D．根的化合价就是该根中各元素化合价的代数和，其数值为零
解析：
A √ 化合价表示不同种原子相互化合时的数目
B √ 化合物中有些元素只有一种化合价，有些元素有多种化合价
C √ 化合物中元素化合价的代数和为零
D × 根的化合价一定不是零
答案：D
3．有关相对分子质量的计算
化学式中各原子的相对原子质量的总和，就是相对分子质量(符号为Mr)。
(1)计算相对分子质量
将化学式中各原子的相对原子质量相加。例如，O2的相对分子质量＝16×2＝32，H2O的相对分子质量＝1×2＋16＝18。
析规律 正确求出相对分子质量的关键
求相对分子质量的关键是查对相对原子质量，数清分子中的各原子个数，不要漏掉原子。求含有根的相对分子质量时，最好把根看做整体，先求出一个根的，再乘以根的个数，这样做不容易出错。如Ca(OH)2的相对分子质量＝40＋(16＋1)×2＝74。
(2)计算物质组成元素的质量比
质量比＝各原子的相对原子质量总和之比
例如，二氧化碳(CO2)中碳元素和氧元素的质量比等于12∶(16×2)＝3∶8。
(3)计算物质中某元素的质量分数
某元素的质量分数＝×100%
例如，化肥硝酸铵(NH4NO3)中氮元素的质量分数，可通过下式计算：
硝酸铵(NH4NO3)中氮元素的质量分数＝×100%＝×100%＝35%
辨误区 求物质中元素的质量比与求某元素的质量分数的方法相同吗　求化合物中元素的质量比与求元素的质量分数方法不同。元素的质量比是将组成化合物的“部分与部分”相比；而元素的质量分数是将“部分与整体”相比。
【例3】在我国南方地区抗击暴风雪中融雪剂发挥了一定的作用。其中一种融雪效果好、无污染的融雪剂的主要成分是醋酸钾(CH3COOK)。请回答：
(1)醋酸钾中C、H、O元素的质量比为________。
(2)醋酸钾的相对分子质量为________，钾元素的质量分数为________(保留一位小数)。
解析：醋酸钾中C、H、O元素的质量比＝(12×2)∶(1×3)∶(16×2)＝24∶3∶32。醋酸钾的相对分子质量＝12×2＋1×3＋16×2＋39＝98，钾元素的质量分数＝×100%＝×100%≈39.8%。
答案：(1)24∶3∶32
(2)98　39.8%
4．化合价的应用
(1)根据化合价推求化合物的化学式
指写出实际存在的化合物的化学式。书写的步骤是(以氧化铝为例)：
①排元素顺序：正价元素写在左，负价元素写在右，并在元素符号正上方标出化合价。如。
②确定各原子个数：根据元素化合价代数和为零的原则，确定各元素的原子个数(常用价数交叉法)，并在相应元素符号右下角用小数字标出。如
。
析规律 根据化合价书写化学式时应注意的问题　若元素化合价不是最简整数比，一般要先约分，再交叉。如：
(2)根据化学式求元素化合价
一般是根据无变价元素的化合价求有变价元素的化合价。
①依据：化合物中元素的化合价的代数和为零。
②方法：先设出待求元素的化合价为x，再列出使各元素化合价代数和为零的方程，然后求解。
(3)根据化合价判断化学式的正误
根据化合价可判断化学式的正误。例如，判断化学式MgO2是否正确的具体步骤为：
①标上各元素的化合价： ；
②计算正负化合价代数和是否为零：
(＋2)＋(－2)×2＝－2≠0；
所以上述化学式不正确。
【例4—1】(应用题)写出下列化合物的化学式：
①氧化钙________，②氧化钠________，③氯化镁________，④氯化氢________，⑤氯化亚铁(提示：其中铁为＋2价)________，⑥碳酸钠________。
解析：书写化学式的关键是先确定元素及其排列顺序，再根据所标出的化合价确定各元素的原子个数比。①②都由氧元素和另一种元素组成，其中O是－2价，写在右边，另一元素是正价，写在左边；③④⑤是氯化物，其中Cl是－1价，写在右边，其他元素写在左边，由于Fe有＋2价和＋3价，当显＋2价时叫做“亚铁”。⑥含CO，化合价为－2，把它当作一个整体写在右边。再运用价数交叉法确定原子个数比。
答案：①CaO　②Na2O　③MgCl2　④HCl　⑤FeCl2　⑥Na2CO3
点技巧 书写含根的化合物的技巧　①含根的化合物，根据化合价确定各元素或原子团的个数时，可把根当作一个整体。②当化学式中原子团的个数不是1时，根要加括号，如氢氧化钙——Ca(OH)2；而当根个数是1时，根无需加括号，如氢氧化钠——NaOH。
【例4—2】新型净水剂铁酸钠的化学式是Na2FeO4，则该化合物中铁元素的化合价是(　　)
A．＋2　　　B．＋3　　　C．0　　　D．＋6
解析：已知化学式求某一元素化合价的依据是：化合物中所有元素化合价的代数和为零。Na2FeO4由Na、Fe、O三种元素组成，其中Na是＋1价，O是－2价，设Fe的化合价为x，则有(＋1)×2＋x＋(－2)×4＝0，解得，x＝＋6。
答案：D
【例4—3】(应用题)下列试剂瓶标签上的化学式书写错误的是(　　)
解析：对于化合物的化学式来说，当所有元素化合价的代数和等于零时，化学式才是正确的。在选项A、C中，CaO、NaCl中所有元素化合价的代数和为零，正确。选项B中，Mg为＋2价，Cl为－1价，若写成“MgCl”，则(＋2)＋(－1)≠0，错误；选项D中，锌属于金属单质，化学式直接用元素符号表示，正确。
答案：B
5．根据化学式可求出元素质量、化合物质量
(1)已知化合物质量，求元素质量；
(2)已知元素质量，求化合物质量。
例如，已知二氧化碳的化学式为CO2，则：4.4 g二氧化碳中碳元素质量＝4.4 g×二氧化碳中碳元素的质量分数＝4.4 g××100%＝1.2 g；含碳元素24 g的二氧化碳质量＝24 g÷二氧化碳中碳元素的质量分数＝24 g÷(×100%)＝88 g。
【例5—1】某种含硫酸亚铁的药物可用于治疗缺铁性贫血。某贫血患者每天需服用这种含铁元素10%的药物112 mg，则每天他服用的这种药物中含硫酸亚铁(FeSO4)的质量是(该药物中其他成分不含铁元素)(　　)
A．30.4 mg 　B．15.2 mg　 C．22.4 mg 　D．22.6 mg
解析：该患者每天服用的药物中含铁元素的质量为112 mg×10%＝11.2 mg，FeSO4中铁元素的质量分数为36.8%，则含FeSO4的质量是11.2 mg÷36.8%＝30.4 mg。
答案：A
【例5—2】作物缺乏氮元素，可施加含氮的化肥碳酸氢铵(NH4HCO3)来补充氮元素。小明家的稻田缺氮，爷爷购买了100 kg碳酸氢铵准备用于稻田追肥。请问：100 kg碳酸氢铵所含氮元素的总质量是多少？(假设碳酸氢铵是纯净物)
解析：NH4HCO3中氮元素的质量分数为×100%＝17.72%。100 kg碳酸氢铵化肥中氮元素的质量为：100 kg×17.72%＝17.72 kg。
答案：17.72 kg课题3　水的组成
答案：
(1)小　(2)氢气＋氧气水　(3)水氢气＋氧气　(4)1∶2　(5)使带火星的木条复燃　(6)氢、氧两种元素　(7)同种元素　(8)纯净　(9)不同种元素　(10)纯净
1．氢气的性质
(1)氢气的物理性质
氢气是无色、无臭、难溶于水的气体，密度比空气的小。
实验室如何收集氢气啊？
由于氢气难溶于水，可以用排水法，也可以根据其密度小的性质，采用向下排空气法。
(2)氢气的化学性质——可燃性
①氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰。
②氢气与一定量的空气或氧气混合遇明火时可能会发生爆炸。
上述两种情况均可用同一文字表达式表示：氢气＋氧气水。
(3)检验氢气纯度的方法
如图所示，收集一试管氢气，用拇指堵住试管口并向下靠近火焰，移开拇指，若发出尖锐爆鸣声，表明氢气不纯，若声音很小则表示氢气较纯。
谈重点 点燃氢气前为什么要先验纯
如果氢气不纯，遇明火可能会发生爆炸，所以点燃氢气前，一定要检验氢气的纯度，在使用氢气时，一定要特别注意安全。
【例1】航天所用燃料之一为液氢，下列说法中属于H2的化学性质的是(　　)
A．液氢燃烧
B．氢气的密度比空气的小
C．氢气具有可燃性
D．燃烧产生淡蓝色火焰
解析：化学性质是物质在化学变化中表现出来的性质，可燃性属于物质的化学性质。
答案：C
2．电解水实验
(1)实验装置(略)
(2)实验现象
①两电极上均有气泡产生。
②正极端的玻璃管与负极端的玻璃管内气体体积比约为1∶2。
(3)气体验证
①正极端的玻璃管中的气体能使带火星的木条复燃，证明是氧气。
②负极端的玻璃管中的气体被点燃火焰呈淡蓝色，证明是氢气。
(4)实验结论
水在直流电的作用下，分解产生了氢气和氧气，文字表达式为：
水氢气＋氧气
(H2O)　(H2)　(O2)
(5)电解水时的注意事项
①与电池负极相连的电极产生氢气，与电池正极相连的电极产生氧气，可记为“正氧负氢，氢二氧一”。
②电解水时通的是直流电，而不是交流电。
③理论上水分解产生的氢气与氧气的体积比为2∶1，但由于氧气比氢气在水中溶解的量多，所以实验开始一段时间氢气的体积往往大于氧气体积的2倍。
④水通电分解产生氢气和氧气，但不能认为水是由氢气和氧气组成的。
水的导电性很弱，加入少量稀硫酸或氢氧化钠，可增强水的导电性啊！
【例2—1】如图所示为通电分解水的简易装置。试完成下列问题：
(1)与A量筒中的电极相连接的是电池的________极，B量筒中收集的气体是________。
(2)如果用VA和VB分别表示A量筒和B量筒中收集的气体的体积，则VA∶VB约等于________∶________。
(3)该实验能证明的结论是：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
解析：水通电分解，与电源正极相连的试管得到O2，与电源负极相连的试管得到H2，体积比大约为1∶2。
答案：(1)负　氧气
(2)2　1
(3)①水是由氢、氧两种元素组成的　②水中氢、氧两种元素的原子个数比是2∶1(其他合理答案也可)
(6)水分解的微观解释
①每个水分子(H2O)是由2个氢原子和1个氧原子构成的。
②当水分子分解时，生成了氢原子和氧原子，2个氢原子结合成1个氢分子，很多氢分子聚集成氢气；2个氧原子结合成1个氧分子，很多氧分子聚集成氧气，如图。
水分子分解示意图
谈重点 水分解的微观解释　水通电分解属于化学变化。变化中，水分子变成了氢分子和氧分子，分子发生了改变，但构成水的氢原子和氧原子没变，只是发生了重新组合。
【例2—2】水电解的过程可用下列图示表示，微粒运动变化的先后顺序是(　　)
A．①②③④ B．④①③②
C．①②④③ D．①④③②
解析：水电解的微观过程是：水是由水分子构成的，在电流的作用下，水分子分解为氧原子和氢原子，氧原子向正极运动，氢原子向负极运动，氧原子和氢原子分别在正极和负极两两结合，生成氧分子和氢分子，进而放出氧气和氢气，A正确。
答案：A
3．单质和化合物
(1)单质
由同种元素组成的纯净物叫做单质，如氢气(H2)、氧气(O2)、氮气(N2)都是单质。
辨误区 只含一种元素的物质一定是单质吗　只含一种元素的物质不一定是单质。因为该物质不一定是纯净物。例如，氧元素可以组成氧气和臭氧，但氧气和臭氧的混合气体却不是单质。
(2)化合物
组成中含有不同种元素的纯净物叫做化合物。如二氧化碳(CO2)、高锰酸钾(KMnO4)都是化合物。
辨误区 含不同种元素的物质一定是化合物吗　含两种或两种以上元素的物质并不一定是化合物。因为它不一定是纯净物，例如，空气由多种元素组成，但属于混合物。
(3)氧化物
由两种元素组成的化合物中，其中一种元素是氧元素的叫做氧化物。如水(H2O)、二氧化碳(CO2)都是氧化物。
辨误区 含氧元素的化合物一定是氧化物吗　含氧元素的化合物不一定是氧化物。氧化物的组成元素必须为两种且一种是氧元素。例如，氯酸钾(KClO3)虽然含氧元素，但不是氧化物，因为它由三种元素组成。
【例3】下列物质中属于化合物的是(　　)
A．二氧化硫 B．空气
C．磷 D．加碘食盐
解析：二氧化硫由一种物质组成，是纯净物，二氧化硫又是由不同种元素组成，所以属于化合物，故A项正确；空气、加碘食盐都是由不同的物质组成，属于混合物，故B、D错误；磷属于单质，故C错误。
答案：A
4．单质、化合物、氧化物之间的关系
(1)单质与化合物的关系
都是纯净物，单质含同种元素，化合物含不同种元素。一种纯净物如果不是单质，则一定是化合物。
(2)化合物与含氧化合物、氧化物的关系(如图)：
(3)化合物与混合物的关系
化合物是含不同元素的纯净物，与混合物是两个不同的概念。
(4)判断单质、化合物、氧化物的依据是物质的组成元素，而不是物质的名称。
【例4】(综合题)下列分别盛有不同物质的容器中(如图)，所盛物质属于单质的是________，化合物的是________，纯净物的是________，混合物的是________，氧化物的是________。(均填容器下的代号)
解析：氧气和液氧属于同一种物质，且是由同种元素组成的纯净物，故A中的物质属于单质；氧气和臭氧、二氧化碳和一氧化碳、过氧化氢和水虽然分别都是由相同的元素组成的，但属于两种不同的物质，故B、C、E中的物质都属于混合物；冰和水是两种不同状态的同种物质，是由两种不同的元素组成的化合物，且其中一种是氧元素，故D中物质属于化合物，也属于氧化物。
答案：A　D　A、D　B、C、E　D
5．物质的分类
【例5】(综合应用题)将下列物质按要求分类(填序号)：
①空气　②氧气　③水蒸气　④高锰酸钾　⑤铁粉　⑥氮气　⑦海水　⑧冰水共存物　⑨过氧化氢和水　⑩二氧化硫
(1)属于混合物的是________。
(2)属于化合物的是________。
(3)属于单质的是________。
解析：由两种或多种物质混合而成的物质叫混合物，因此①⑦⑨为混合物；含有不同种元素的纯净物叫做化合物，因此③④⑧⑩为化合物；由同种元素组成的纯净物叫做单质，因此②⑤⑥为单质。
答案：(1)①⑦⑨　(2)③④⑧⑩　(3)②⑤⑥
6．水的电解实验的创新应用题
电解水时，应通直流电。电源正极处得到的气体能支持燃烧，是氧气；电源负极处得到的气体能燃烧，是氢气。且氧气与氢气的体积比约为1∶2，简单记为“正氧负氢，氢二氧一”。要熟记这一实验事实，有很多题目通过多种形式来考查我们对水电解实验的现象掌握情况。
另外题目有时告知我们H2与O2的体积比不是2∶1或大于2∶1，此时要考虑到H2、O2在水中不同的溶解能力(O2比H2更易溶于水)，或者装置漏气等情况。
【例6】(创新题)如图所示，图1是电解水的简易装置；图2是电解水生成气体的体积随时间的关系图，试回答下列问题：(甲试管生成气体A，乙试管生成气体B)
(1)图中a、b两极分别是电源的哪一极：
a是________极；b是________极。
(2)气体B可以用点燃的木条检验，现象是____________________，说明气体B有________(性质)。
(3)3 min时，甲、乙两个试管内收集的气体的体积比约为______。
解析：要学会从图像中获取信息，并把信息转化为解答问题的已知条件。从图像上可以看出，同一时间内产生A气体的体积大约是B气体的两倍，因此A为氢气，B为氧气，据此为条件，后面的问题便可迎刃而解。
答案：(1)负　正　(2)燃着的木条燃烧更剧烈　助燃性　(3)2∶1课题1　爱护水资源
答案：
(1)很大　(2)很少　(3)废水、废物和生活污水的任意排放及化肥、农药的不合理施用　(4)节约用水　(5)防治水体污染　(6)工业污染　(7)农业污染　(8)生活污染
1．人类拥有的水资源
(1)水的存在
地球上水的总量约为1.39×1018 m3，覆盖了地球表面积的71%，主要以海洋水、湖泊水、河流水、地下水、大气水和生物水等形态存在。作为一种化学物质，水能参与很多反应，本身就是一种化学资源。
(2)海水与淡水
①海水：占总水量的96.5%，主要存在于海洋中。海水中含有丰富的化学资源，海水是咸水，不能直接被人类利用。目前淡化海水的成本很高，尚不能推广。
②淡水：占总水量的2.53%，大部分分布在两极和高山的冰雪及永久冻土层中，小部分存在于江河及淡水湖中。但两极等处的淡水难以利用，江河、淡水湖、地下水等是人类主要的水源，可供人类利用的淡水很少，不到地球总水量的1%。
(3)淡水危机
①原因：a．人类生活、生产的用水量不断增加；b．废水、废物和生活污水的任意排放及农药、化肥的不合理施用造成水体污染。
②80多个国家、约20多亿人口面临淡水危机，其中26个国家的3亿多人口生活在缺水状态中。
(4)我国的水资源状况
我国水资源紧张，且分布不均，许多地区已出现水资源短缺现象。我国的水资源总量为2.7×1012 m3，居世界第六。
【例1】科学家预言：“水不久将成为一个深刻的社会危机。”这是因为(　　)
A．地球上水很少，不能满足人类的需要
B．由于地球表面气温的作用，水会被不断蒸发掉
C．淡水资源不足，分布又很不均匀，而且人类活动使水不断地受到污染，使淡水资源越来越紧缺
D．土地沙漠化，使空气中水蒸气不断减少
解析：
A × 地球上水资源丰富，覆盖了地球表面积的71%
B × 自然界中存在水循环，水蒸发不是造成水危机的主要原因
D ×
C √ 造成水危机的主要原因是淡水资源的短缺、人类活动用水量的增加和对水体的污染
答案：C
2．爱护水资源
(1)爱护水资源的措施
爱护水资源，一方面要节约用水；另一方面要防止水污染。
(2)水体污染的途径
主要有：工业污染、农业污染和生活污染。如工业三废的任意排放，农业上化肥、农药的不合理施用，生活污水的任意排放等。
(3)水体污染的危害
水体污染严重影响了工农业、渔业生产，造成水体富营养化，破坏水生生态系统，直接危害人体健康。
释疑点 水体富营养化与“赤潮”“水华”　水体富营养化指水体中氮、磷含量过高，会导致藻类疯长，破坏水质，这种现象发生在海洋中叫“赤潮”，发生在湖泊、河流中叫“水华”。
(4)防治水体污染的措施
①工业废水经处理厂处理达标后排放；②禁止生产和使用含磷洗涤剂；③农业上合理施用化肥、农药；④生活污水集中处理达标后再排放；⑤利用化学方法处理废水是治理水污染的常用方法。
(5)污水处理
污水处理流程示意图
污水经物理、化学或生化方法进行分级处理后，可达到农灌和废水排放标准或绿化和景观用水标准。
【例2】水短缺是严重的社会问题。下列应对水短缺的措施：①推广使用无磷洗衣粉　②加强工业废水的达标排放　③加快生活污水净化处理的建设　④合理施用农药和化肥　⑤提倡节约用水，其中合理的是(　　)
A．①②③
B．①④⑤
C．②③④⑤
D．①②③④⑤
解析：应对水短缺的措施应从减少水的污染和节约用水两方面来考虑。
答案：D
3．几类常见的水体污染
(1)有毒物质污染
①污染物：汞、铅、砷、氰化物等有毒物质。
②危害：会使人体发生急、慢性中毒，导致机体发生癌变而死亡。
③防治措施：集中处理含有毒物质的物品，如废旧电池、日光灯等。
(2)生活及食品工业中的废水
①污染物：生活及食品工业废水。
②危害：分解时消耗大量氧气，使水质变黑发臭，影响人类饮用。
③防治措施：要经过废水厂处理，杜绝直接排放。
(3)含植物营养的废水污染
①污染物：含植物营养物质的废水，如含磷洗衣粉的废水。
②危害：使水体富营养化，导致藻类大量繁殖，消耗水中的氧气，使水产资源遭到破坏。
③防治措施：减少使用含磷洗衣粉，废水要经处理厂处理。
【例3—1】下列情况不会造成水污染的是(　　)
A．工业废水、废物的任意排放
B．农业上大量施用农药和化肥
C．用第四代广谱杀菌消毒剂ClO2(二氧化氯)对水进行消毒杀菌
D．生活中大量使用含磷洗衣粉，并把污水随意排放
解析：工业废水、废物的任意排放会导致水质变黑发臭，从而引起水体污染，A项错误；农业上大量施用农药和化肥，化肥和农药随雨水进入河中，造成水体污染，B项错误；二氧化氯是一种广谱、高效、无毒的新型杀菌消毒剂，它安全、无毒，对人体无副作用，用它处理过的水无异味，不含致癌物，是国际公认的理想消毒剂，C项正确；大量使用含磷洗衣粉会导致藻类大量繁殖，使水体富营养化，D项错误。
答案：C
【例3—2】近年来，我国很多地方政府都通过了有关地方性法规，规定不得销售和使用含磷洗衣粉。这是因为这类洗衣粉中的磷会污染(　　)
A．大气 B．河流、湖泊
C．食品 D．耕地
解析：磷是水生植物的重要营养素，含磷废水随意排放，进入河流、湖泊会使水体富营养化，造成水体污染。
答案：B
4．误区——水资源“取之不尽，用之不竭”
造成这种误区的原因有：
(1)认为地球上水资源丰富。
地球上的淡水只占总水量的2.53%，且绝大部分无法利用，可利用的水总量不到淡水总量的1%。由于人口激增和经济发展对水量的需求增加，加之对水资源的污染，可供人类利用的淡水日益减少。
(2)认为自然界的水资源可以循环。
随着生态环境及气候条件的逐渐恶化，自然界正常的水循环受到影响，降水量逐渐减少，且水资源时空分布不均，水资源短缺问题越发严峻。
(3)认为现在海水淡化已是解决水资源危机的出路。
现在，海水淡化仍处于摸索阶段，规模小、成本高，海水淡化仍然任重而道远。
【例4】(探究题)下列相关说法正确的是(　　)
A．为防止水体污染，应禁止在水中进行水产养殖
B．为解决用水紧张局面，可大量开采地下水以满足社会对水的需求
C．修建管道，将生活污水、工业废水直接排放到海洋中，而不要排放到供人类利用的江河、湖泊等淡水资源中
D．淡水资源不充足，分布又很不均匀，人类的活动加剧了对水的需求，使淡水资源越来越紧缺
解析：
A × 淡水养殖是渔业增收的方式之一，只要做到科学养殖，是不会造成水体污染的
B × 大量开采地下水，可导致地面下沉，增加成本，同时也是对水资源的过度开采
C × 工业废水、生活污水等必须经过处理，符合排放标准后再排放，直接排入海洋中的做法是错误的
D √ 淡水资源不充足，分布又很不均匀，人类的活动加剧了对水的需求，使淡水资源越来越紧缺
答案：D课题2　水的净化
答案：
(1)吸附　(2)不溶性　(3)化学　(4)纯净　(5)钙、镁化合物　(6)肥皂水　(7)软　(8)硬　(9)煮沸　(10)蒸馏
1．水的净化
(1)纯水与天然水的比较
纯水 天然水
特征 无色、无臭、不含杂质 含有可溶性和不溶性杂质，常呈浑浊状
分类 纯净物 混合物
举例 蒸馏水 河水、湖水
(2)水的净化
城市中的生活用水是经自来水厂净化处理过的。
有时可利用明矾溶于水后生成的胶状物对杂质的吸附，使杂质沉降来达到净水的目的。
自来水厂净水的流程
取：从水库中取水；
加：加絮凝剂(主要是明矾)，使悬浮的颗粒状杂质被吸附凝聚；
沉：在反应沉降池中沉降分离，使水澄清；
滤：将沉降池中流出的较澄清的水通入过滤池中，进一步除去不溶性杂质；
吸：再将水引入活性炭吸附池，除去水中臭味和残留的颗粒较小的不溶性杂质；
投：投药消毒(常用通入氯气的办法，通入氯气消毒时产生了新物质，属于化学变化。)除去病菌，杀菌后的水就是可以饮用的自来水，通过配水泵供给用户，但水中仍然含有可以溶于水的一些杂质，所以还是混合物。
谈重点 活性炭的净水原理　活性炭具有疏松多孔的结构，具有很强的吸附性，能够吸附色素、异味、不溶性杂质和部分可溶性杂质，活性炭吸附属于物理变化。
【例1】参观当地的自来水厂或观察下图，回答下列问题：
(1)取水口处的河水呈浑浊状，这是因为水中含有许多________。
(2)加絮凝剂的目的是_______________________________________________________。
(3)通过过滤池，可除去________。
(4)活性炭吸附池可除去________。
(5)在各步净水操作中，能消毒且发生化学变化的一步是________。
解析：河水中呈浑浊状的物质是悬浮于水中的不溶性杂质，用絮凝剂可将其吸附沉降。过滤操作能除去水中所有的不溶性杂质；活性炭能吸附、过滤水中的杂质。吸附、沉淀、过滤等都是物理变化，投药消毒这一步中，消毒剂(如氯气)在水中发生了化学变化。
答案：(1)不溶性杂质
(2)絮凝剂溶于水生成胶状物，吸附悬浮于水中的不溶性杂质而沉降下来
(3)不溶性杂质
(4)不溶性杂质、可溶性杂质
(5)投药消毒
2．过滤
(1)定义
过滤是一种把不溶性固体物质跟液体分离的操作。例如，可以用过滤的方法分离泥水混合物，得到较为纯净的水。
(2)过滤器的制作
取一张圆形滤纸，对折两次，然后打开，使滤纸成为圆锥形(一边为一层滤纸，另一边为三层滤纸)，放入漏斗内，用少量水润湿使之紧贴漏斗内壁。
(3)过滤仪器及装置
①仪器：漏斗、玻璃棒、烧杯、铁架台。
②装置：如图。
(4)过滤操作注意事项及原因分析
一贴：滤纸紧贴漏斗内壁——加快过滤的速度。
二低：①滤纸边缘要稍低于漏斗边缘——防止滤纸被水润湿后破损；②漏斗内壁液面低于滤纸边缘——防止液体从滤纸和漏斗间隙流下。
三靠：①烧杯紧靠引流的玻璃棒——防止液体溅到漏斗外壁；②玻璃棒下端仅靠三层滤纸一侧——防止戳破滤纸；③漏斗下端紧靠烧杯内壁——防止液体溅出。
辨误区 过滤后得到的水是纯净物吗
过滤只是除去了水中不溶性的杂质，所得到的水仍然是混合物，因为水中还含有肉眼看不到的可溶性杂质。
【例2】如图所示是某学生设计的过滤操作装置图。
(1)写出有标号仪器的名称：A__________；B__________；C__________。
(2)图中有________处错误，说明改正的方法：____________________________________。
(3)该学生在进行过滤操作后发现，过滤后的液体仍有浑浊现象，可能是________的缘故。
解析：过滤的主要仪器有铁架台(带铁圈)、漏斗、烧杯和玻璃棒，过滤时要注意“一贴、二低、三靠”。滤液浑浊的原因可能是滤纸破损、液面高于滤纸上缘等。
答案：(1)铁架台　漏斗　烧杯
(2)1　加玻璃棒引流，玻璃棒靠在三层滤纸一侧
(3)滤纸破损(或液面高于滤纸的上缘)
3．硬水和软水
(1)水垢的形成
有些地区的水易使水壶或盛水的器具壁上结水垢，主要是因为该地区的水中溶有较多的可溶性钙、镁化合物，在加热或长期放置时，这些化合物会生成沉淀(也就是水垢)。
(2)硬水和软水
①定义
硬水：含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫做硬水。
软水：不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫做软水。
②鉴别方法
在等量两份水中，分别滴加等量的肥皂水后搅拌，产生泡沫较少、浮渣较多的是硬水；泡沫丰富、浮渣较少的是软水。
(3)硬水的危害
①洗涤用水如果硬度太高，不仅浪费肥皂，而且衣服也不易洗干净。
②锅炉用水如果硬度太高，易在锅炉内结成水垢，不仅浪费燃料，而且会使锅炉内管道局部过热，易引起管道变形或损坏，严重时引起锅炉爆炸(物理变化)。
③长期引用硬度高的水，易使人患胆、肾结石等病症。
(4)硬水软化的方法
设法消除或减少硬水中的钙、镁化合物，使硬水成为软水，例如在生活中硬水软化的方法是煮沸水；在实验室中用蒸馏法；工业上用离子交换法或药剂软化法等。
【例3】硬水和软水的本质区别是(　　)
A．硬水浑浊，软水澄清
B．硬水含杂质多，软水含杂质少
C．硬水不是纯净物，软水是纯净物
D．硬水中含有较多的可溶性钙、镁化合物，软水中不含或含少量的可溶性钙、镁化合物
解析：从硬水和软水的定义知，含有较多的可溶性钙、镁化合物的水为硬水，不含或含少量的可溶性钙、镁化合物的水为软水，也就是说，水中含有的可溶性钙、镁化合物的多少，是软水与硬水的本质区别。
答案：D
4．蒸馏
(1)定义
根据液态混合物中各成分的沸点不同进行分离的一种方法，如实验室制取蒸馏水即采用蒸馏的方法。
(2)蒸馏装置
实验室制取蒸馏水的装置
实验室制取蒸馏水的简易装置
(3)注意事项
①蒸馏烧瓶下面须垫上石棉网，不能用火直接加热；②蒸馏烧瓶中液体体积不能少于其容积的1/3，也不能多于其容积的2/3；③蒸馏烧瓶内应加入几粒沸石(或碎瓷片)，使蒸馏平稳进行，以防加热时暴沸；④温度计的水银球应处在蒸馏烧瓶的支管口，因为蒸馏时需控制的温度是出口蒸气温度；⑤冷却水的流向应跟蒸气的流向相反，这种逆流冷却可以收到最大的冷却效果；⑥蒸馏产物(称馏分)一般用锥形瓶收集。
谈重点 蒸馏是净化程度最高的净水方法　蒸馏是硬水软化的一种方法，是净化程度最高的净水方法，蒸馏水属于纯净物。
【例4】如图所示是实验室制取蒸馏水的简易装置，回答下列问题：
(1)实验操作有以下几步：①在蒸馏烧瓶里倒入适量热水，并加入一些碎瓷片；②调节酒精灯、铁圈、铁夹的位置，控制导管末端跟试管底之间的距离；③检查装置的气密性；④连接好全部装置，加热；⑤停止加热；⑥把导管从试管中取出。正确的操作顺序是________。
(2)实验的装置中石棉网的作用是________________________________________，铁夹的作用是________________________，铁圈的作用是__________________________。
(3)导管的末端距试管底2～3 cm，为什么要保持这一段距离？__________________。
(4)在蒸馏烧瓶中加一些碎瓷片的作用是______________________________。
解析：安装仪器前首先检查装置的气密性，然后依照从下往上、从左往右的顺序安装装置，制取完毕先把导管从试管中取出，然后停止加热，防止倒吸；石棉网的作用是使蒸馏烧瓶受热均匀；蒸馏烧瓶中加入碎瓷片是防止水蒸馏时暴沸。
答案：(1)③①②④⑥⑤
(2)使蒸馏烧瓶受热均匀，保持蒸馏液平稳沸腾　夹持固定烧瓶　支持石棉网
(3)便于水蒸气冷凝
(4)防止水蒸馏时暴沸
5．四种净水方法的比较
净水方法 除去的杂质 净化程度
静置沉淀 不溶性杂质
过滤 不溶性杂质
吸附 部分不溶性杂质和可溶性杂质、臭味
蒸馏 不溶性杂质和可溶性杂质
说明：①纯水是无色、无臭、清澈透明的，属于纯净物；自然界中的水常含有杂质和细菌，不宜直接饮用，属于混合物。
②天然水经过沉淀、过滤、吸附等净化处理后得到的水不是纯净物，因为浑浊的水虽然变澄清了，但这些过程除去的主要是不溶性杂质，水中还有许多溶解的杂质。
③常用的净水方法中，蒸馏净化程度相对较高，得到的蒸馏水一般可看作纯净物。
④各种净化水的方法根据水质不同，综合使用效果会更好。
【例5】(探究题)小冬从山后的水塘中取来一桶浑浊的水，利用化学上学到的净水原理，制作了简易的净水器，如图所示，使用时，水从上端加入，从下端流出。
(1)小卵石和蓬松棉的作用是__________________________________________________。
(2)净水器中还装有石英沙和活性炭，则石英沙应装在______(填“A”或“B”)处，活性炭应装在______(填“A”或“B”)处，活性炭的作用是________________。
(3)长期饮用硬水对人体健康不利，要降低水的硬度，可采用的方法是________________。
(4)实验室里常用的蒸馏水是采用________方法制得的，实验室使用蒸馏水的原因是________________________________________________________________________。
解析：净水器的制作可依据先过滤大颗粒杂质，再过滤小颗粒杂质，最后利用吸附的原理设计。其中纱布、小卵石、石英沙、蓬松棉的作用都是除去水中的不溶性杂质，活性炭的作用主要是吸附水中的异味、颜色、不溶性杂质和部分可溶性杂质。
答案：(1)除去水中的不溶性杂质　(2)B　A　吸附水中的异味、颜色、不溶性杂质和部分可溶性杂质　(3)煮沸　(4)蒸馏　蒸馏水常用于配制化学试剂，要保证化学试剂纯净，所以必须用蒸馏水配制，其他方法均不能保证所得到的是纯净水(答案合理即可)
6．水净化方法在实际生活中的应用
(1)净化水的常见方法有静置沉淀、吸附、过滤、蒸馏等。在这几种净水方法中，净化程度最高的是蒸馏；一般的净化过程，通常是几种净化方法综合运用；过滤是除去混在水中的不溶性杂质的方法。当水中混有的不溶性杂质较多时，先静置沉降后过滤效果会更好。
(2)过滤和蒸馏除用于净化水外，也可应用于混合物的分离、提纯。我们应学会知识迁移，利用身边的一些生活用品来进行化学仪器的替代，培养动手操作能力。
(3)活性炭是具有多孔结构的单质碳，对气体、蒸气或胶状固体具有强大的吸附能力，活性炭广泛地用于净化某些气体或液体。很多净水器中用活性炭来吸附、过滤水中的杂质。
【例6】2012年8月，由于台风“苏拉”和“达维”强度强且同时“夹击”我国，给部分地区造成了严重的灾情，其中以山东、江苏、福建受灾最为严重。能否解决群众供水问题是关系灾后能否控制瘟疫的一个关键问题。灾区人民日常生活用水及饮用水都要经过一系列的净化才能使用。请回答如下问题：
(1)为了除去水中的不溶性杂质，可采取的操作是________________________________。
(2)当灾害过后，你如何将污水变成清洁用水？_________________________________。
(3)除去河水中的不溶性杂质后，请设计一个实验证明水样是硬水。______________________。
解析：要除去水中的不溶性杂质，可采取过滤的方法；要将灾害过后的污水变为清洁用水，可先将水静置，向水中加入明矾、吸附沉淀，然后再加入活性炭，过滤后即可变成清洁用水；要证明水是硬水，可取适量样品，加入肥皂水，观察泡沫的多少。
答案：(1)过滤
(2)先静置，后加入明矾，沉淀，再加入活性炭，过滤
(3)取适量样品，加入肥皂水，振荡，观察泡沫多少，不产生泡沫或产生泡沫少的是硬水

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